第1章绪论
1.1引言
近些年来，随着我国人民生活水平的不断提高和汽车技术的不断发展，汽车的数量也在发生巨大的变化，从1992年到2000年，中国汽车年产量从100万辆增加到200万辆，而从200万辆/年增加到300万辆/年仅用了不到两年的时间。2002年之后，汽车产量平均每年约增加100万辆。随着汽车数量的不断增加，交通事故频发，并且消耗着大量的燃油，交通安全和燃油紧张等问题也日益突出。汽车轻量化和提高汽车各部分尤其是汽车保险杠的碰撞性能可以使这些问题得到很好的解决，据统计，汽车每减重10%，油耗可降低8%-10%，因此汽车轻量化对节能有着十分重大的意义。汽车保险杠的轻量化和提高其碰撞性能是实现汽车轻量化和提高其碰撞性能的有力探索。要实现汽车保险杠的轻量化，除了改进保险杠本身的结构外，另一种方法就是采用轻量化金属，如铝合金、高强度钢等。然而，与高强度钢相比，铝合金成本高，强度低，限制了其在汽车保险杠中的使用，因此，开发出成本相对较低、强度较高的高强度钢，是实现汽车保险杠轻量化并提高其碰撞性能的重要途径。
使用高强钢可以通过减小钢板的壁厚来减轻保险杠的重量，实现保险杠轻量化;但其强度却比相同厚度的普通钢板强度高的多，因此高强度钢板能满足轻量化和提高安全性的要求，在汽车领域的应用越来越广泛。研究结果表明，汽车钢板抗拉强度从22OMPa提高到700MPa，材料厚度从1.smm减小到1.4mm，而材料可吸收冲击能指数则基本保持不变。汽车保险杠轻量化也与材料强度密切相关，材料抗拉强度从300MPa左右提高到900MPa左右，汽车保险杠减重率则从25%左右提升到40%左右。与普通钢板相比，高强度钢板具有更高的屈服强度和抗拉强度，而硬化指数和厚向异性系数却比较低，延伸率也较低，因此常温下高强度钢板的成形性能比普通钢板要低，强度越高，成形越困难，对高强度钢板而言传统的冷冲压成形工艺己不能满足生产力发展的需要。热冲压成形技术是一项用于高强度钢板冲压件成形的新技术，可以使成形后零件的强度达到1500MPa以上，且高温下成形件回弹很小，所需成形力小，具有成形精度高、成形性能好等优点，迅速成为汽车制造领域的热门技术。自然冷却不能达到这样的冷却速度，根据实测数据，在室温为24℃的外部条件下，不用任何冷却介质降温时，热冲压模具的自然冷却速度仅为5.56℃/S，冷却速度远低于高强度钢板的极限冷却速度，因此成形模具必须采用冷却介质强制冷却。研究和设计汽车保险杠模具冷却系统及如何利用预埋式的方法实现冷却液对模具的冷却将是课题的研究重点。
1.2国内外应用现状
热冲压成形工艺是利用金属在高温条件下，板料的流动应力降低、塑性和延展性增加、屈服强度下降的特点，通过冲压模具使零件成形的工艺[6]。采用热冲压的方法，将初始强度在500一600MPa的高强钢板加热至奥氏体温度范围，例如对C的质量百分含量为0.2%的钢板，必须加热至850℃以上，保温一段时间后在压力机上冲压成所需形状，并通过淬火模具迅速冷却，保压一段时间以保证零件充分淬透，最后随室温冷却，强度可以达到1500MPa左右[7]。热冲压成形有很多的优势，如可提高板料的成形性、降低成形件回弹、降低所需设备的吨位。其主要针对一些强度高、塑性差等难以成形的金属板料。为了使热冲压后的零件组织转变成马氏体，必须控制冷却速度才能得到最佳的力学性能。
1.2.1热冲压成形技术的应用现状
热冲压成形法也称模骤冷法，最早产生于上世纪90年代的欧洲。目前在欧洲已有专门的热冲压成形设备提供商，如scHuLER、AP&T。上世纪90年代末，scHuLER公司在和零配件供应商合作过程中自主掌握了热冲压成形的核心技术一热冲压成形工艺参数控制、模具及其冷却系统设计等。
AP&T在二十多年热冲压成形设备供应经验基础上，其模具设计部门和其合作伙伴也掌握了热冲压成形的核心技术。此外还有专门的热冲压成形零件供应商，如瑞典wagonAutomotive的子公司ACCRA，是作为欧洲最早从事热冲压成形技术研究的单位之一，自主开发了新型热冲压成形技术:硼化钢板一滚压+焊接一加热一冲压+快速冷却一零件，并已经商业化。法国的Arcefor公司(世界第二大钢铁集团)研制出UsIBOR1500钢板，针对这种高强度钢板用传统冷冲压工艺成形难的特点，采用了热冲压成形法。德国大众汽车公司在其新近开发的PAssATB6车型中就对部分车身零件采用了热冲压成形技术，奥迪汽车公司采用热冲压法生产出了汽车内门板。日本也在最近几年研究和采用这一技术，日产汽车的新款微型面包车“Seren”上位于三角窗上部的A柱以及前门和滑动门之间的支柱B柱上都采用了热冲压成形法。使热冲压成形技术的优势充分发挥，必须有较好的冷却系统对成形后的零件进行适当的淬火冷却，使组织发生预定的转变，才能得到符合性能指标的零件。
第2章热冲压模具及冷却系统设计
2.1引言
热冲压成形又被称为模具淬火(diequenching)，即板料在模具上冲压成形后利用模具内的通水孔通入冷却液达到对板料冷却淬火的目的。因此研究热冲压成形技术必须解决的一个关键性问题是热冲压成形模具及其冷却系统设计。由于国内对高强度钢板热冲压成形工艺的研究处于起步阶段，国外虽然掌握了热冲压成形核心技术却对外界实行严格的技术封锁，因此自行设计一套便于试验研究的热冲压成形模具势在必行。
2.2成形零件简介
汽车保险杠是冲压成形拉深件中非轴对称件中最常见、几何形状相对比较规则、应用也比较广泛的一类冲压件，在非轴对称件中具有一定的代表性，同时也是研究复杂零件的基础。
已经设计好的保险杆如图2一1所示，保险杠的左边有圆孔结构，为了简化模具的设计，在工序上分为两步:第一步将保险杠的左边圆孔在CATIA软件中用补曲面的方式将其补齐，如图2一2所示红色部分;第二步在冲压成形后单独安排工序将圆孔冲出。
第3章 模具的制造工艺 .....................26-38
3.1 引言.................... 26
3.2 铸造工艺参数的确定.................... 26-31
3.3 模具铸造工艺方案的确定.................... 31-33
3.3.1 分型面的选择.................... 31
3.3.2 造型方法的选择 ....................31-32
3.3.3 冷却管路在砂型中定位.................... 32
3.3.4 水管和水槽的制造工艺.................... 32-33
3.4 模具铸造工艺规程.................... 33-34
3.5 模具的数控加工 ....................34-37
3.6 本章小结 ....................37-38
第4章 热冲压成形试验.................... 38-51
4.1 引言 ....................38
4.2 试验方案.................... 38-42
4.2.1 试验准备.................... 38
4.2.2 加热及冲压试验设备.................... 38-39
4.2.3 冲压件性能测试 ....................39-42
4.3 原始板料力学性能及组织测定.................... 42-43
4.4 确定合理的毛坯板料尺寸.................... 43
4.5 加热温度对力学性能.................... 43-45
4.6 保压时间对力学性能.................... 45-47
4.7 冷却速度对力学性能.................... 47-49
4.8 本章小结.................... 49-51
结论
为了更好的对冲压板料进行淬火，必须有效控制流经冷却水孔的水流量，如果冷却速度太慢，则工件无法在模具中有效淬火，工件的强度硬度均达不到预期要求;若冷却速度太快，则可能会引起工件开裂或较大的内应力，而且冷却系统实现起来也较困难;只有冷却速度刚好达到工件的淬火冷却速度极限为最优。为此设计了淬火模具冷却速度自动控制系统。如图2一10所示为该控制系统的基本原理示意图。由红外测温仪对工件进行温度数据采集，把采集的温度数据送入PLC可编程控制器，经A/D转换后与预定的温度值相比较。若实测温度高于预定温度，则PLC控制器给电液阀发出指令，增大阀的流量以加快降温;若实测温度低于预定温度，则PLC控制器给电液阀发出指令，减小阀的流量以减慢降温;若实测温度等于预定温度，则PLC控制电液阀保持原来流量不变。
参考文献
[1] Jiang Guo, Yuehong Liao, Behzad Parviz. Department http://www.1daixie.com/mjbylw/ of Computer Science. California StateUniversity Los Angeles. Proceedings of the 13th Annual IEEE International Symposium andWorkshop on Engineering of Computer Based Systems (ECBS’06).2006:1~2
[2] Chen Hao,Ying Shi, Liu Jin, SE4SC: A specific search engine for software componentsProceedings - The Fourth International Conference on Computer and Information Technology,CIT 2004, p 863-868, 2004, Proceedings - The Fourth International Conference on Computerand Information Technology, CIT 2004:1
[3] Work ． flow Mallatgement Coalition ． Workflow Standard Inter-operabifity AbstracaSpecification[M]，1 999．
[4] Bartusch M., Mohring R. H.，Radermacher F. J.. Scheduling project networkswith resource constraints and time windows[J]. Annals of Operations Research,1988, 16: 201-240
[5] Blazewicz J., Lenstra J. K.’ Rinnooy Kan A. H. G.. Scheduling subject to resourceconstraints: classification and complexity[J]. Discrete Applied Mathematics, 1983，5: 11-24
[6] Chrzanowski, E.N. , Jr && Johnston，D.W. Application of linear construction.Journal of the Construction Engineering, ASCE, 1986, 112(4): 476-491
[7] Harmelink D. J., Rowings J. E.. Linear scheduling model:development ofcontrolling activity path[J]. Journal of Construction Engineering andManagement, 1998, 124(4): 263-268
[8] Harmelink D. J.. Linear scheduling model:float characteristics[J]. Journal ofConstruction Engineering and Management, 2001, 127(4): 255-260
[9] Harris, R.B. Scheduling projects with repeating activities. UMCEE Report No.96-26, Civil and Environmental Engineering Department, University of Michigan,Ann Arbor, ML 1998
[10] Kallantzis A., Lambropoulos S.. Critical path determination by incorporatingminimum and maximum time and distance constraints into linear scheduling[J].Engineering, Construction and Architectural Management, 2004, 11(3): 211-222